Bombas de Calor. O calor é o nosso elemento

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1 Bombas de Calor 2º Seminário PPGS Carlos Barbosa TT/SPO-TRTR 1

2 Bombas de Calor Geotérmicas Índice Definições Funcionamento Performance Instalação Fontes de Problemas 2

3 Definições Definição de bomba de calor É um equipamento que transfere calor de um local de baixa temperatura para outro de alta temperatura Compressor Este processo requer o fornecimento de energia elétrica Evaporador Sistema expansão Condensador A eficiência é alta, já que a energia fornecida tem menor proporção do que a transferida 3

4 Definições Definição de bomba de calor Utiliza um fluido que entra em ebulição a baixas temperaturas num evaporador, permitindo a absorção de calor em locais mais frios Compressor É utilizado um compressor para aspirar e comprimir os vapores produzidos no evaporador, aumentandolhes a temperatura Evaporador Sistema expansão Condensador 4

5 Definições Definição de bomba de calor Os vapores comprimidos são posteriormente descarregados para um condensador, onde ocorre a libertação do calor Compressor Um dispositivo de expansão causa uma perda de carga no sistema, permitindo a entrada em ebulição do fluído a baixas temperaturas Evaporador Sistema expansão Condensador 5

6 Bombas de Calor Buderus Índice Definições Funcionamento Performance Instalação Fontes de Problemas 6

7 Funcionamento Ciclo de funcionamento Pressão (Bar) Subarrefecimento Condensação (rejeição de calor latente) Diminuição de temperatura de vapor (rejeição de calor sensível) eda da pressão Qu Compressor Evaporação (efeito de arrefecimento) 1 Sobreaquecimento Trabalho realizado pelo compressor Entalpía (kcal/kg) Evaporador Sistema expansão Condensador 7

8 Funcionamento Bomba de Calor Geotérmica Reversível em aquecimento Gás em alta pressão Água glicolada 7ºC Evaporador Válvula 4 vias Condensador Sistema de aquecimento ventiloconvectores/piso radiante Bomba lado fonte Pressosto diferencial Gás em baixa pressão Água 35ºC Pressosto diferencial i Compressor Sonda geotérmica ão em baixa pressã Líquido Válvulas de expansão Filtro Válv. anti-retorno t Válv. anti-retorno t Líquido em alta pressão Bomba lado utilização Água 30ºC 8

9 Funcionamento Bomba de Calor Geotérmica Reversível em arrefecimento Bomba lado fonte Água glicolada 30ºC Pressosto diferencial Condensador Gás em alta pressão Válvula 4 vias Gás em baixa pressão Evaporador Água 18ºC Sistema de aquecimento ventiloconvectores/piso radiante Pressosto diferencial i Compressor Sonda geotérmica Líquid do em alta pressã ão Válvulas de expansão Filtro Válv. anti-retorno t Válv. anti-retorno t Líquido em baix xa pressão Bomba lado utilização Água 23ºC 9

10 Funcionamento Componentes Permutador de placas, lado instalação Permutador de placas, lado fonte Válvula 4 vias Válvula expansão Compressor Scroll R410A Resistência do carter 10

11 Funcionamento Componentes Válvula segurança, lado utilização Circulador lado fonte Circulador lado utilização Pressostato diferencial Vaso expansão 11

12 Bombas de Calor Buderus Índice Definições Funcionamento Performance Instalação Fontes de Problemas 12

13 Performance Limites de operação em aquecimento* piso ventiloconvector radiante Tempera atura de s saída lado o fonte (ºC C) Radiadores Temperatura de saída lado utilização (ºC) *De acordo com o fabricante

14 Performance Limites de operação em arrefecimento* Tempera atura de saída lado fonte (ºC C) Ventilo Fan Coil convectores Piso/teto arrefecido Floor Cooling Temperatura de saída lado utilização (ºC) *De acordo com o fabricante 14

15 Performance Norma EN Tipo Refrigeração (E.E.R.) Aquecimento (COP) Exterior Interior Exterior Interior Ar/Ar 35ºC bs / 24ºC bh 27ºC bs / 19ºC bh 7ºC bs / 6ºC bh 20ºC bs / 15ºC bh Ar/Água 35ºC bs / 24ºC bh 23ºC retorno / 18ºC ida 7ºC bs / 6ºC bh 30ºC retorno / 35ºC ida Líquido/Água 30ºC retorno / 35ºC ida 23ºC retorno / 18ºC ida 0ºC retorno / -3ºC ida 30ºC retorno / 35ºC ida COP= Calor produzido (kwh) Capacidade de refrigeração (kwh) EER= Energia eléctrica consumida (kwh) Energia eléctrica consumida (kwh) bs Temperatura de bolbo seco bh Temperatura de bolbo húmido 15

16 Performance Curvas de performance em aquecimento* 8.0 C.O.P. Vs temperatura fonte ts 30ºC C.O.P ts 35ºC ts 40ºC ts 45ºC 4.5 ts 50ºC 4.0 ts 55ºC Temperatura de saída do permutador do lado fonte *Para modelo especifico de 23kW, de acordo com fabricante Ts: temperatura de saída do lado utilização 16

17 Bombas de Calor Buderus Índice Definições Funcionamento Performance Instalação Fontes de Problemas 17

18 Instalação Sistema com B.C. geotérmica Sensor Tº exterior Águas quentes sanitárias Fonte Utilização! Bomba de calor 18

19 Instalação Fonte Sondas geotérmicas em furos verticais no solo 19

20 Instalação Fonte Coletor horizontal enterrado no solo de 1,2 a 1,5m de profundidade 20

21 Instalação Fonte Águas subterrâneas Água do poço Água corrente acima do solo 21

22 Instalação Utilização Piso radiante Baixas temperaturas de retorno (temperatura de retorno <35 C) 22

23 Instalação Utilização - radiadores Radiadores: Só de baixa temperatura! Funcionamento só em aquecimento 23 Emissão térmica depende da temperatura média de funcionamento P P 50 T 50 n

24 Instalação Utilização - radiadores Exemplo Radiador 600 entre eixos Pelem t50 = 136W (80/60ºC) n = ºC/50ºC? Tm=52.5ºC Ta=20ºC T= =32.5ºC 55ºC Ta = 20ºC P P n T W Conclusão: queda de potência em 57%! 24

25 Instalação Utilização - ventiloconvectores Funcionamento em aquecimento e em arrefecimento ec e Trabalham com baixas temperaturas uma vez que o ar é forçado Necessitam de maior caudal de água, já que trabalham com baixas temperaturas 25

26 Bombas de Calor Buderus Índice Definições Funcionamento Performance Instalação Fontes de Problemas 26

27 Fontes de Problemas Problemas comuns Falta de caudal Ar no sistema Filtros Y obstruídos Mau dimensionamento das tubagens Obstruções na tubagem ou válvulas fechadas 27

28 Fontes de Problemas Problemas comuns Intervenção constante do pressostato de alta em aquecimento Reduzido volume de água da instalação Área de permuta insuficiente i Intervenção constante do pressostato de alta em arrefecimento Mau dimensionamento do coletor/sonda geotérmica 28

29 Fontes de Problemas Problemas comuns Alarme de gelo no evaporador Temperatura do lado fonte muito baixa (geralmente < 3ºC) Pode ocorrer em aproveitamentos de águas superficiais Mau dimensionamento das sondas/coletores geotérmicos Desequilíbrio i de caudais no lado fonte 29

30 Fontes de Problemas Problemas comuns Má parametrização Set-point excede os limites de operação Consumos desnecessários 30

31 Fontes de Problemas Problemas comuns Alimentação elétrica Potência contratada Desequilíbrio entre fases Quedas de tensão Fases trocadas 31

32 Bombas de Calor Buderus 32

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